6세대 전투기에서 화력투사 능력의 발달까지

최현호 밀리돔 운영자/군사칼럼니스트

[사진 0] 러시아가 2021년 7월 공개한 단발 스텔스 전투기 체크메이트

현대전은 공군력을 빼놓고는 이야기하기 힘들다. 세계 여러 나라가 첨단 공군력을 갖추기 위해 노력하고 있지만, 자체적으로 개발할 수 있는 나라는 손에 꼽는다. 개발이 가능한 국가들도 각자의 목표와 상황이 다르다. 미국, 유럽, 일본은 6세대 전투기 개발을 목표로 하고 있지만, 중국과 러시아는 이제 5세대 전투기의 안정적 도입과 무인기 확대를 목표로 하고 있다. 지난 2021년을 중심으로 최근 세계 주요 국들이 어떤 노력을 하고 있는지 알아보았다.

미국의 신형기 개발 노력은 크게 전투기와 폭격기로 나뉜다. 전투기 개발의 핵심은 6세대 전투기다. 미 공군과 해군 모두 6세대 전투기 프로그램을 차세대 공중우세(NGAD : Next-Generation Air Dominance)라는 이름으로 부르고 있지만, 서로 별개의 프로그램이다.

[사진 1] 보잉의 해군 NGAD 제안 컴퓨터 그래픽

미 국방부는 5세대 전투기 F-35 JSF를 삼군합동전투기로 개발했지만, 서로 다른 요구조건을 통합하다 보니 개발에 어려움을 겪었다. 이때 얻은 교훈을 바탕으로 미 공군과 해군은 6세대 전투기를 각자 개발하고 있다. 미 공군과 해군은 개발의 방향성에서도 차이를 보인다. 미 공군은 스텔스를 중요하게 여기고 있지만, 미 해군은 스텔스로 인해 속도와 탑재량을 희생하는 것을 원치 않고 있다.

미 공군과 해군의 NGAD는 전투기만 개발되는 것이 아닌 다양한 대공 우세를 위한 시스템 복합체계(System of Systems)로 진행되고 있다. 미 공군의 NGAD 전투기 부분은 F-X 또는 종심침투 제공전력(PCA : Penetrating Counter-Air)으로 불리며, 2030년대에 F-22를 대체할 기체를 목표로 한다. 미 해군의 NGAD의 전투기 부분은 F/A-XX라는 이름으로 추진하고 있으며, 2030년대부터 F/A-18E/F 슈퍼호넷 대체를 목표로 하고 있다.

개발은 미 공군이 앞서나가고 있는 듯 보인다. 미 공군은 2020년 9월 14일, NGAD 프로그램을 위한 자체 시제기를 만들어 비행했다고 공개하면서 세상을 놀라게 했다. 하지만, 시제기에 대한 정보는 여전히 기밀로 유지되고 있다.

미 공군은 신형 폭격기 B-21 개발에도 많은 투자를 하고 있다. B-21은 그 동안 제작과정이나 상태가 한 번도 공개되지 않았었다. 그러나 2021년 6월 미 공군성 관계자가 하원 청문회에서 2대가 완성되었다고 밝혔고, 9월에는 미 공군성 장관이 다양한 생산라인에 B-21 5대가 있다고 밝혔다.

B-21은 B-1B와 B-2A를 대체할 예정이며, 현재 100대 도입이 확정되었다. B-21과 함께 운용될 B-52H는 2021년 9월 엔진 교체 프로그램에서 롤스로이스 F130 터보팬 엔진을 선정했다. 76대를 유지할 B-52H의 엔진 교체 작업은 2038년 9월 23일까지 완료될 예정이다.

미 공군의 미래 폭격기 전력은 엔진이 교체되는 B-52H 76대와 B-21을 포함하여 225대를 목표로 하고 있다. 이것은 현재 구입이 확정된 100대 외에 49대를 더 사야 한다는 것을 의미한다.

2021년 초, 미 공군은 미 의회에 제출한 2022 회계연도 예산안에서 NGAD나 F-35 같은 기체가 맡을 고강도 임무가 아닌 저강도 임무를 위한 저렴한 가격의 MR-X로 불리는 4.5++세대 중형 전투기인 MR-X 개발을 요청했다.

어떤 성능의 기체를 얼마나 그리고 언제부터 도입할지는 알려지지 않았지만, 미 공군은 저렴한 가격에 도입이 가능할 것으로 보고 있다. 그러나 MR-X는 F-35의 유지비가 원하는 수준으로 내려갈 경우 취소될 수도 있다.

미 공군 전투사령부(ACC)는 10월 12일 첨단 전술 훈련기(ATT)라고 불리는 새로운 훈련기에 대한 정보 요청을 발표했다. ATT 사업은 2018년 보잉-사브의 T-7A 레드호크 훈련기 351대를 92억 달러에 도입하기로 한 미 공군 훈련사령부가 주관한 고등훈련기 도입사업 T-X와 별개의 사업이다. 보잉은 T-7A의 업그레이드를 제안할 예정이며, 록히드마틴은 T-X에서 경쟁했던 우리나라 KAI의 T-50A를 기반으로 제안할 예정이다.

무인기 기술과 인공지능 기술이 발전하면서 유인 전술기를 보조할 충성스런 윙맨(Loyal Wingman)의 개발도 진행되고 있다. 미 공군 연구소(AFRL)는 2019년부터 경쟁 환경에서 필요한 전투 역량을 만들고 유지하기 위해 충분한 속도로 임무 태세를 만들고 유지할 수 있는 자율 항공기 팀 구성 아키텍처인 스카이보그(Skyborg) 프로그램을 진행하고 있다.

[사진 2] 미 공군의 스카이보그 컨셉 컴퓨터 그래픽

스카이보그 프로그램은 산업 진입 장벽을 낮추고 중요한 임무 시스템의 획득, 배치 및 유지에 있어 지속적인 하드웨어와 소프트웨어적 혁신을 허용함으로써 저렴한 비용으로 높은 전투 능력을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

스카이보그 프로그램은 2021년 4월 말, 크라토스(Kratos)의 UTAP-22 마코(Mako) 무인기를 사용하여 스카이보그 항공기의 두뇌 역할을 하는 ‘자율 핵심 시스템(ACS)’의 안전한 작동을 증명하기 위한 비행 시험을 실시했다.

2021년 6월 말에는 제너럴아토믹스의 MQ-20 어벤저 무인기가 스카이보그용 ACS를 탑재하고 첫 비행에 성공했다. AFRL 소장은 다른 업체의 플랫폼들에 스카이보그 ACS를 탑재하고 비행시키는 것은 정부 소유인 ACS의 이식성을 입증하여 합동군을 위한 미래의 다중 임무 가능성을 열은 것이라고 평가했다.

ACS 탑재 비행 시험 결과에 만족한 미 공군은 2021년 8월에 크라토스 그리고 제너럴다이나믹스와 스카이보그 프로그램을 위한 개발 계약을 체결했다. 계약을 수여한 미 공군 수명 주기 센터(Air Force Life Cycle Management Center)는 이번 계약을 통해 2023년에 기록 프로그램(Program of record)으로 만들 길을 열었다고 평가했다.

미 공군은 스카이보그 프로그램을 통해 궁극적으로 유인 전술기와 함께 작전에 참여할 수 있는 소모성 로열 윙맨 무인기를 배치하고, 인간 조종사에게 너무 위험한 임무를 대신 수행할 것을 희망하고 있다.

미 공군이 충성스런 윙맨을 위한 무인기 개발에 노력하는 동안, 미 해군은 항공모함에 배치된 항공기들의 항속거리를 연장하기 위한 무인 공중급유기 MQ-25A 스팅레이 개발을 계속하고 있다.

보잉이 개발한 MQ-25A는 그 동안 아군 기체에 대한 공중급유까지 맡던 F/A-18E/F 슈퍼 호넷 전투기들의 전투 임무에만 집중할 수 있도록 해줄 것이며, F-35C 전투기의 작전 반경을 크게 늘려줄 것으로 보인다.

MQ-25A는 2019년 9월 첫 비행에 성공한 후 여러 시험을 거쳤다. 2021년 6월에는 F/A-18F 슈퍼 호넷을 대상으로 첫 공중급유 시험을 성공적으로 마쳤고, 8월에는 E-2D 공중 조기경보기, 9월에는 F-35C에 첫 공중급유를 시험했다. 2021년 12월에는 항공모함 조지 HW 부시(CVN-77)에서 MQ-25A의 초기 항모 시험을 마쳤다.

미 해군은 미래 항모에 배속될 전투비행단에 F-35C와 F/A-18E/F 전투기 44대를 포함하여 EA-18G 27대, E-2D 5대, MH-60 6~10대, CMV-22B 3대, MQ-25 5~9대를 배치할 예정이다. 미 해군은 MQ-25A가 2025년 초기운용능력(IOC)을 달성할 것으로 예상하고 있다.

미 공군은 수송기의 활용 폭을 넓힐 수 있는 연구들을 진행하고 있다. 미 국방부 산하 고등방위연구국(DARPA)가 주관하는 무인기를 공중에서 발진 및 회수하기 위한 그렘린(Gremlins) 프로그램은 여러 번의 시도 끝에 공중에서 X-61A 무인기를 회수하는 데 성공했다.

[사진 3] 회수중인 X-61A 그렘린 무인기

그렘린 프로그램은 2015년 9월 프로그램에 참가할 업체를 모집하면서 시작되었다. 2016년 시작된 1단계 프로그램에는 다이네틱스(Dynetics)를 포함하여 4개 업체가 경쟁했고, 2018년 4월 시작된 3단계에서는 다이네틱스가 최종 업체로 선정되었다.

다이네틱스가 개발한 X-61A 무인기는 2019년 11월 첫 비행에 성공하고, C-130J에서 성공적으로 발진했다. 하지만, 프로그램은 순조롭게 진행되지 못했다. 2020년 10월 28일 시작된 비행 시험에서 DARPA는 X-61A 무인기 3대를 회수하기 위해 9번 시도했지만, 모두 실패했다.

DARPA는 그렘린 프로그램을 계속하면서 2021년 11월 첫 공중 회수 시연에 성공했다. 개발팀은 회수한 X-61A 무인기로 24시간에 이내에 두 번째 비행을 하는 이정표도 달성했다.

수송기를 폭격기로 전환하는 기술도 개발하고 있다. 수송기에서 미사일을 발사하는 시도는 KC-130J 하베스트 허큘리스(Harvest Hercules) 수송기의 동체 측면에 압력식 발사기(Pressurized launcher)를 장착하거나, 램프 도어에서 전용 발사기를 장착하여 AGM-176 또는 BGM-176 그리핀(Griffin) 미사일을 운용하는 하베스트 호크(Harvest HAWK)가 있었다.

그러나 압력식 발사기는 동체를 뚫는 개조가 필요했고, 램프 도어에 발사기를 달 경우 화물 운송을 위한 팔레트 적재 등 다른 임무에 지장을 초래했다. 무엇보다 그리핀 미사일은 단거리 유도무기로 근거리 지원에만 사용할 수 있었다.

미 공군은 러시아와 중국처럼 높은 수준의 대공방어망을 갖춘 대등한 적과의 전쟁을 염두에 두면서 장거리 스텐드오프 공격 능력을 중요하게 생각했다. 2019년부터 수송기에 사용 하는 표준 팔레트에 순항미사일을 탑재하여 대량으로 투하하는 ‘팔레트화 탄약(Palletized Munitions) 시스템’을 연구하기 시작했다.

연구와 시험을 거친 후, 2021년 5월에 팔레트화 탄약 시스템에 ‘래피드 드레곤(Rapid Dragon)’이라는 이름이 부여되었다. 미 공군은 6월에 실시된 노던 엣지(Northern Edge) 21 훈련에서 팔레트화 무기 시스템의 비가시거리 지휘통제(Beyond-Line-of-Sight(BLOS) Command and Control)를 성공적으로 시연했다.

11월에는 미 공군 특수전사령부 소속 MC-130J 수송기에서 훈련용 미사일을 사용한 배치를 시연했다. 투하 장소로 이동하는 동안 수송기 승무원들은 비가시선(BLOS) 지휘 통제 노드를 사용하여 ‘내장 전투관리 시스템(BMS)’에 수신된 새로운 표적 데이터를 입력했고, BMS는 다시 팔레트화 무기 시스템의 각 미사일에 표적 정보를 입력했다.

항공기가 화이트샌드 미사일 시험장 낙하 지역으로 이동하는 동안 승무원은 BLOS(Beyond-Line-of-Sight) 명령 및 제어 노드를 사용하여 온보드 전투 관리 시스템(BMS)에 대한 새로운 표적 데이터를 수신했다.

그런 다음 BMS는 팔렛화된 무기에 타겟팅 데이터를 업로드했다. 항공기 BMS의 기내 수신 및 STV로의 새로운 타겟팅 데이터 업로드는 최초의 성과였다. 이전의 모든 BLOS 표적 재지정 시연에서는 순항 미사일 에뮬레이터를 사용했다. 12월에는 이글린 공군기지에서 MC-130J를 이용한 첫 실사격 시험을 실시하여 표적을 성공적으로 파괴했다.

[사진 4] C-17A에서 시험 투하되는 래피드 드래곤 팔레트화 무기 시스템

래피드 드레곤 팔레트화 무기 시스템은 MC-130J은 팔레트당 6발, C-17은 팔레트당 9발의 JASSM-ER을 실을 수 있다. 수송기에 여러 개의 팔레트를 탑재한다면 폭격기 못지않은 장거리 공격 능력을 갖추게 된다.

미 공군과 해군의 전투기들은 장거리 공대공 전투를 위해 AIM-120D 암람(AMRAAM)을 사용한다. 하지만, 중국이 사거리가 200km에 이를 것으로 예상되는 PL-15 장거리 공대공 미사일을 개발하면서 여기에 대응할 새로운 미사일이 필요했다.

새로운 공대공 미사일은 ‘합동 첨단 전술 미사일(JATM : Joint Advanced Tactical Missile)’으로 불리며, AIM-260으로 명명되었다. AIM-260의 개발은 2017년부터 시작되었고, 록히드마틴이 개발하고 있다. 2019년 6월, 미 공군 관계자는 AIM-260이 2021년 비행 시험을 시작하고, 2022년 초기운용능력(IOC)을 달성할 예정이라고 밝혔다.

AIM-260은 AIM-120보다 긴 사거리를 가질 것이며, 차세대 공중지배를 위한 능력을 갖게 될 것이다. F-22의 내부 무장창에 탑재될 것이며, F-35와 F/A-18E/F에도 탑재될 예정이 다. 미 공군은 2026 회계연도까지만 AIM-120을 발주하고, 그 이후부터는 AIM-260을 발주할 계획이다.

AIM-260의 개발이 순조롭게 진행되고 있지만, 공군의 극초음속 미사일 개발은 어려움을 겪고 있다. B-52H 폭격기에 탑재되어 시험중인 극초음속 활공무기인 AGM-183 공중발사 신속대응무기(ARRW : Air-Launched Rapid Response Weapon)는 2021년 4월과 7월에 로켓 부스터가 점화되지 않아 시험에 실패했고, 2021년 12월 세 번째 시험도 실패했다.

[사진 5] 2021년 세 번의 시험 모두 실패한 미 공군의 AGM-183A ARRW 극초음속 무기

미 하원 세출위원회는 미 공군에게 2022 회계연도에 ARRW로 대표되는 극초음속 활공 무기 도입 예산을 4,400만 달러 삭감할 것을 권고하는 등 사업 축소를 원하고 있다. 미 공군성 장관도 ARRW 프로그램을 2022 회계연도까지 유지하겠지만, 사업의 조정이 필요하다는 의견을 나타냈다.

ARRW와 달리, 미 공군의 또 다른 극초음속 무기인 ‘극초음속 공기흡입식 무기 개념(HAWC : Hypersonic Air-breathing Weapon Concept)’ 프로그램은 2021년 9월 자유 비행시험에 성공했다.

중국은 경제력을 바탕으로 빠르게 군을 현대화하고 있다. 기술 개발에 많은 예산을 투입하고 있어 신형 무기 개발도 다양하게 이루어지고 있다.

중국은 해군력 강화를 위해 항공모함에 많은 투자를 하고 있다. 현재 중국 해군 항공모함은 J-15 전투기만을 운용하고 있지만, 머지않아 5세대 전투기도 운용하게 될 것으로 보인다.

중국 해군의 항공모함용 5세대 전투기는 2014년 11월 주하이 에어쇼에서 처음 대중에 공개된 센양항공기공사(SAC)가 개발한 FC-31을 기반으로 하는 것으로 보인다. 2016년에는 일부 개조되었고 형식명이 FC-31에서 J-31으로 바뀌었지만, 중국 공군이나 해군에서 채택하지는 않았었다.

그러던 중, 중국 해군의 항공모함 함재기로 개발이 진행중이라는 소식이 전해졌다. 2021년 6월에는 중국 해군의 전자기 스펙트럼 시험에 사용되는 후베이성 우한에 있는 중국 해군 전용 연구 및 시험 시설에 스텔스 전투기로 보이는 목업이 위성사진에 찍혔다.

2021년 9월에는 중국 해군 전투기 수석 설계자가 2021년 말에 차세대 함재기에 대해서 소식이 전해질 것이라고 발언하면서 J-31 기반 신형 함재기 개발이 상당히 진전된 것으로 예상되었다.

[사진 6] 중국 해군의 신형 스텔스 함재기와 KJ-600 AEW&C

한 달 뒤인 10월에는 각기 다른 장소에서 J-31 기반으로 보이는 쌍발 스텔스기와 KJ-600 항모용 공중조기경보통제기(AEW&C)가 비행중인 사진이 중국 소셜 미디어에 올라왔다. KJ-600은 미 해군의 E-2 AEW&C에 해당하는 기체로 2020년 8월 처음 비행했고, 2021년 1월 말에 비행 시험중인 사진이 소셜 미디어에 공개되었다. KJ-600은 중량 등의 문제로 사출기를 장착할 것이 확실한 중국 해군의 세 번째 항공모함 Type 003에서 운용될 것으로 보인다.

중국 공군의 유일한 5세대 전투기인 J-20이다. J-20은 그 동안 단좌기만 공개되었는데, 복좌기를 개발하고 있는 것이 확인되었다. 2021년 1월 중국 항공기 개발을 책임지고 있는 중국 항공공업(AVIC)은 청두항공기공업(CAIG)이 개발한 J-20 첫 비행 10주년을 기념하는 홍보 동영상에서 J-20 복좌기의 컴퓨터 그래픽을 공개했다.

[사진 7] 2021년 10월 촬영된 J-20 복좌기

컴퓨터 그래픽이 공개된 후, 2021년 10월에는 중국 소셜미디어에 노란색 프라이머가 칠해진 J-20 복좌형 사진이 공개되었다. 중국 매체는 전문가를 인용하여 J-20 복좌기는 전투중 지상과의 연결이 끊기거나, 방해되거나, 장애가 발생하는 상황에서, 후방석 조종사의 존재는 큰 전술적 이점을 제공할 것이라고 보도했다.

또한 공중에서 무인기 조정, 전자전, 정보 분석 등 공중 전투에 더 많은 의사결정 변수를 제공할 수 있어 많은 장점을 가진다고 전했다. 전문가들은 J-20 복좌형이 중국산 WS-10C 엔진을 장착한 것으로 추정되었다. 이것은 중국이 더 이상 고출력 엔진을 러시아에 의존하지 않아도 된다는 것을 의미한다.

중국이 자체 개발한 전략 수송기 Y-20은 2021년 2월 촬영된 위성사진을 통해 공중급유용 포드를 장착하고 있는 것이 알려졌다. Y-20 급유기는 2021년 11월 말, 중국군이 대만 인근에서 실시한 대규모 훈련에서 J-16 전투기에 공중급유를 실시한 것이 대만 국방부를 통해 알려졌다.

중국 공군과 해군은 H-6 폭격기를 기반으로 한 공중급유기를 보유하고 있으나, 연료 탑재량이 적고 항속거리가 짧아 제약이 많았다. 하지만, 대형 장거리 수송기인 Y-20이 공중급유기로 사용되면 더 많은 전투기에 연료를 보급할 수 있어 중국 공군과 해군 전투기의 작전 능력이 향상될 것으로 예상된다.

신형 해상작전헬기 중국은 회전익기 개발에도 많은 투자를 하고 있다. 2021년에는 해상 작전용 헬리콥터 개발이 두드러진다. 2021년 1월, 중국 남해함대는 자체 소셜미디어 계정에 대잠전(ASW)형 Z-20 헬리콥터 사진을 공개했다. 이것은 Z-20이 해상에서 운용되는 것을 보여 주는 첫 사진이었다.

[사진 8] 두 가지 버전으로 개발중인 Z-20 해상형

최근 공개된 사진에 의하면, 중국 해군은 미 해군이 대잠형 MH-60R과 기타 임무형 MH-60S를 나누어 운용하는 것처럼 Z-20도 유사한 체계로 나누어 개발하는 것으로 보인다. (다음 호에 계속)